疼痛已被视为第五大生命体征,正常的疼痛有利于机体对伤害的警报和对健康的监控,而异常的疼痛将会给我们带来身体上的折磨和生活上的压力。近年来,针对疼痛的神经机制已经积累了较多的研究成果,但是对于疼痛信号在大脑相关回路中的处理过程仍待明晰。此外有研究表明,不同个体对于疼痛的感知存在差异。目前为止,学术界对于疼痛等体感感受和耐受个体差异的产生仍缺乏较为科学的解释。因此,对疼痛的研究可以帮助我们解码大脑对知觉的处理过程,并探索疼痛感受个体差异的神经影像学机制。另外,研究表明,疼痛相关脑网络也参与了情绪的处理,疼痛和情绪两种认知过程在大脑中存在一定的回路共享,但其共享机制仍不明确。对疼痛神经机制的研究成果,可能可以迁移到对情绪相关神经机制的认知。因此,本研究将采用磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）数据,构建疼痛相关回路,提取其脑影像指标,并建立这些指标与焦虑情绪量表的相关关系。这有可能帮助我们探索焦虑情绪状态产生机制,进而实现依据脑影像,解码特定焦虑情绪状态,有望为焦虑情绪状态的干预提供关键靶网络的信息。研究一,我们将初步构建疼痛相关初级感知觉回路,并探究该回路与焦虑情绪之间的关系。本研究纳入了在电子科技大学招募的35位男性被试,采集了结构（structural MRI,s MRI）、功能（functional MRI,f MRI）和弥散（diffusion MRI,d MRI）磁共振成像数据。并在扫描前进行了焦虑情绪量表的评估和对冷疼痛刺激耐受时间的记录,通过被试在1℃左右的冰水中的耐受时间不同,我们将被试分为疼痛敏感组和疼痛耐受组。之后,基于d MRI数据预处理结果的弥散系数图谱,对两组被试基于白质骨架分析。结果发现,两组被试在钩状束、下纵束、额枕下束、上纵束、皮质脊髓束、扣带束、丘脑前幅射束和胼胝体辐射的部分区域白质纤维存在差异。因此,我们认为疼痛敏感性可能与疼痛信号在大脑中的传导有关,且鉴于前人的研究,我们认为丘脑是疼痛信号传递的关键区域。本研究通过融合s MRI和d MRI数据,构建了疼痛相关的核心信号通路,丘脑皮层回路,并考察了其白质连通性。结果发现,两组被试在左侧大脑的中央旁沟回、胼胝体下回、脑岛环状下沟和中央前回下沟,右侧大脑的枕中回、枕-颞中舌回、直回、颞中回、前纵侧裂和枕中回月状沟与对应侧丘脑的平均连接强度存在显著的差别。随后,我们将这十个差异脑区的平均连接强度与焦虑情绪量表计算相关,发现左侧丘脑与左侧中央旁沟回的平均连接强度与特质焦虑量表评分存在显著的相关关系。这一结果表明,疼痛的敏感性与丘脑皮层回路的连通性有关,且该回路的部分区域也参与了焦虑情绪的处理。研究二,鉴于前人的研究,我们发现疼痛敏感性不仅与白质连通性有关,可能还涉及更复杂的、多区域的耦合与调控。因此,我们使用研究一的被试,通过融合d MRI和f MRI数据,计算概率示踪加权的功能连接（Functional connectivity,FC）,以考察基底节各核团对丘脑皮层回路的调节作用。结果发现,两组被试在左侧大脑的额叶、顶叶以及右侧大脑的额叶和角回部分区域有显著差异。此外,我们还将这些差异区域的FC均值与焦虑情绪量表计算了相关。结果发现,它们与特质焦虑量表存在显著的相关关系。这一结果表明,基底节参与了疼痛相关脑回路的调控,且这部分脑区也参与了焦虑情绪的处理。总之,本研究分别采用了概率示踪和功能连接的方法,发现了丘脑与皮层之间的连接可能是疼痛耐受程度的关键回路。我们称该回路为疼痛相关初级感知觉回路,并揭示了该回路的构成及其与基底节之间的关系。该回路中各皮层与丘脑之间的平均连接强度与焦虑情绪量表评分之间的相关性,表明了该回路的部分区域参与了焦虑情绪的处理,加深了我们对疼痛相关初级感知觉回路及其与焦虑情绪之间的关系的理解。